呈现与揭示超冷原子体系的量子相干特性

随着对超冷原子体系研究的深入，人们发现该体系在模拟和呈现许多量子现象方面有着其它物理体系无法比拟的优势。例如，双阱中的超冷原子体系由于其系统参数易于调节，而被广泛用来呈现与揭示众多非线性量子现象。虽然近年来双阱体系的非线性动力学现象被广泛研究，但是关于其量子相干性的研究却相当匮乏且不够深入。本项目将对双阱中单分量及双分量超冷原子体系的量子相干性进行全面深入研究。首先我们将考虑部分相干单分量体系，揭示该体系的相干度对其非线性动力学性质的影响，提出通过观测动力学现象而确定体系相干度的实验建议。其次我们将研究双分量体系，呈现其与单分量体系不同的量子相干现象，揭示体系参数对其相干度演化的影响规律，提出实验上如何通过调节体系参数而控制相干度演化的建议。此外，我们还将用该双分量体系模拟研究量子信息中的退相干及退纠缠问题，挖掘超冷原子体系在模拟量子信息问题中的潜力。

根据该项目研究计划，我们主要采用平均场近似及纯量子的方法，从理论上研究了冷原子体系的动力学及量子相干特性。基于我们的研究成果，我们发表SCI论文3篇, 另有1篇论文在审稿中，实现了项目预期研究目标。具体研究成果可以概括为如下几点：. .（一）在平均场近似下，我们研究了双阱中部分相干玻色凝聚体系的动力学特性。对于单分量体系，我们主要研究了体系的自囚禁现象，呈现与揭示了体系的相干度对自囚禁现象的影响。同时们还研究了混合体系的绝热保真度问题，发现它能够刻画混合体系的绝热条件。对于两分量体系，我们的研究结果表明即使不考虑外界环境的影响，体系也能够呈现出退相干特性。此外，我们对平均场近似加以改进研究了以上体系的量子相干性。发现由于粒子间相互作用的存在，即使对应孤立体系，体系的相干度也会随着时间而变小，即呈现出量子退相干性。.. （二）在考虑原子能够在两个不同精细态间相互转化的情况下，我们研究了存在原子分子间转化体系中的量子相变问题。通过平均场近似和纯量子的两种方法，我们研究了该体系的相变特性。我们的研究结果表明当体系的粒子数很大时，量子方法和平均场近似方法给出同样的相边界。通过计算，我们给出了一种调节量子相变的新方法。.. （三）在平均场近似下，我们研究了磁格点中原子-分子之间的转化问题，在这里原子分子之间采用的是光Feshbach耦合。我们分别研究了浅格点和深格点两种情况。我们发现人们可以通过改变原子在不同格点中的跃迁几率及原子间的相互作用强度来提高原子-分子间的转化率。对于格点很深的情况，我们的研究结果表明，格点的存在能够提高原子-分子之间的转化率。